沈燦燊　劉美南

　　産流模式的研究是水資源、水分循環與水量平衡研究中的一個重要環節，其理論的發展迅速。1911年Green  Ampt  就提出了入滲曲綫方程，1933年R.E. Horton 提出了産流理論，此外，波波夫和加裏寧從土壤入滲理論方面考慮，提出了填窪理論。60年代後，隨着科學的發展和測試手段的提高，不少學者在産流理論方面有了新的見解，先後發表了Horton産流理論的看法；而産流模式，如Standford4型，Sacramente 模型，T.V.A模型和Tank模型等等，都將産匯流結合在一起，研究流域的産匯流，其模型多從數學和物理方面去研究産流機制，對地理環境，特别是下墊面的自然地理和人類活動考慮較少，因此，結合到具體流域時，也有其不全面的地方。

　　國内産流理論，隨着生産的發展，也發展得很快，50年代華東水利學院提出的蓄滿産流，其理論和Horton理論及填窪理論大致相同，並認爲中國所有濕潤地區都符合蓄滿産流理論；70年代後，南京水文研究所强調了超滲産流理論，認爲我國蓄滿産流的現象極少見，大部分地區都是超滲産流，或是兩者的混合，並認爲蓄滿産流是超滲産流的一種特例。近年來有關學者對這兩種産流型進行了激烈的争論。

　　實際上産流是水體在極端復雜的生態系統環境中運動過程的一種表現。它不僅受自然生態系統的影響，而且也受人類活動的影響。如果不從下墊面的情况去

　　全面考慮，得出的理論模式必然與實際不相符，導致計算上失實，作者在岩溶區調查多年，發現岩溶區的産流方式與上述的理論模式有很大的差异，如一些地區産流系數較小，在50%以下，而一些地區則大於100%，可達120%，主要受下墊面不同的地質搆造和不同人類活動影響所致。同一流域，也因暴雨範圍大小和位置不同，逕流系數差异很大，如上述逕流系數可能大於100%的流域，個别洪水也可小至16%。作者認爲，産流研究，不能光從記録數字，以數學和物理機制方法去研究，應結合流域的地理特點去探索。因此，提出了“景觀産流方法”去研究産流的特點。

　　在分析了廣西武鳴、鄒玗、寧明、古蓬、坡嶺、向水河等石灰岩小流域産流情况後，對其中典型的岩溶區——古蓬、坡嶺和向水河三個小流域提出進一步研究其特殊的産流方式。

　　1　國内産流理論與計算方式對廣西岩溶地區的適應性

　　將國内蓄滿産流和超滲産流理論和計算方法，用於廣西岩溶區，發現與實際不符。

　　1.1　蓄滿産流

　　産流的假定，導出了産流模式。

　　由方程看出，决定産流的因素，除降水(P)、土壤飽和含水量（Wm）外，就是Pa。

　　應用時，可用圖解法。以Pa爲參數，制成常用的R=f (P，Pa)圖，這個方程式實際上是填窪理論，也和Horton 理論一致。

　　我們用古蓬、坡嶺、向水河三個流域的資料分析計算，結果是：

　　（1）用前期影響雨量作參數的産流量圖，其結果是滿天星鬥、雜亂無章、不能定綫，説明本處産流大小與Pa無關。

　　（2）作出 ～Pa圖，則毫無規律，不像蓄滿産流理論的I0和Pa成負相關，説明初損（I0）與前期影響雨量（Pa）没有相關關系。

　　（3）由於岩溶區漏水，成地下水流出流域外，或蓄於地下溶洞，故無法定出Wm（或Im），用I0～Pa圖也無法定出Wm，勉强定出也不合理。

　　（4）古蓬流域的多次洪水、坡嶺和大新站的一些場次洪水，逕流系數都大於1，這與蓄滿産流的産流模式相矛盾（蓄滿産流的産流圖R～P綫角度不能低於45°）。

　　1.2超滲産流

　　超滲産流主要的論點是，當雨强大於下滲强度時，便開始産流，雨强是降雨産流的最主要因素，産流圖中Pa值作參數還是有作用的，Wm也可以定出，且流量不會大於雨量。這些論點與上述岩溶區計算的四點結果也是矛盾的。

　　總之，蓄滿産流與超滲産流的假定及理論基礎，對廣西岩溶區實際産流情况都不適應。

　　2　古蓬等三個岩溶區小流域的自然地理特點和影響産流的因素

　　古蓬河在廣西忻城西南，爲紅水河支流滂江上游的小支流，集水面積100平方千米，而地下流域達216平方千米，整個流域有大量溶洞、斷層和斷裂，斷層切過石炭系至中三迭統岩層，沿斷層綫岩層破碎、角礫發育、斷裂遍佈。敢臺山將流域分爲東西兩個部分，東部大部分爲丘陵，岩溶地貌約占23%，餘爲砂頁岩丘陵；西部則大部分爲岩溶山地，5%左右爲石灰岩窪地，降雨後，雨水集中窪地或通過溶洞，排入地下河而流出流域外，或再補給河流。從地形來看，流域爲一個閉合流域，四周多峰叢，中部較低，溶洞較發育，但地下有較大的河系（古蓬地下河系），其範圍超出地面流域，且分支很多，如加福地下河系、加猛～古樓地下河系、鳳凰～石芽地下河系、北凌地下河系等。地表河道附近常有天窗，如芽口石灰岩的天窗，枯水時埋藏深度達29米，枯水流量約0.1米/秒，但雨後水量猛增，水自天窗大量溢出，補給河流，流量極大，屬裸露性岩溶水性質，但猛漲後很快便退落，轉爲緩慢的地下水補給，故漲洪歷時短，落洪歷時長，流量過程綫不圓滑。若暴雨中心落在通往流域外的溶洞區時，雨水大量泄走，河水補給量少，逕流系數偏少；若暴雨範圍擴大到流域外的地下水流域上，則外來地下水補給河道的流量大增，逕流系數常超過100%，故雨區大小及暴雨中心的影響極大。另外，若洪水前地下河水位已滿，則滲漏减少；若地下河水位較低，則滲漏量大，故産流情况與地下河水位有密切關系。

　　坡嶺流域位於廣西來賓縣西北部，面積1 009平方千米，地下河流域面積相若；荒山荒地石林遍佈，植被較少，河網密度只有0.077%,流域大部分爲石灰系上統和二迭系栖霞階岩層，並零星散佈有三迭系羅樓組和第四系全新統石炭系黄龍組岩層。本流域受加裏東運動（廣西運動）、燕山運動和印支運動的影響，形成緊密綫狀復雜褶皺和斷裂，流域西南部的大茅山、上洞有兩條長而大的斷層。本區黄龍灰岩和粗粒結晶白雲岩，均可形成地下水流的通道。流域内多溶岩，普通出現露頭的泉水和天窗，但分佈不均匀；地下水系分佈廣而稀疏，南部溶洞較小；地勢傾斜，集流快，每當個别溶洞承納雨水流入地下河後，由天窗或泉眼溢出，長時間均匀地補給河流，故損耗較少而逕流系數較大，屬覆蓋性岩溶水類型。但在來賓——忻城——柳州三角地帶，溶洞多，且深入深層或與外流域連通，雨水漏入後，大部分不再回歸，故逕流系數爲全柳州地區最小者。

　　向水河流域位於廣西天等縣和大新縣，面積1 596平方千米，大部分爲上寒武紀、泥盆紀和下石灰統等地層，以碳酸鹽爲主。西南部那當有一條大斷層，斷裂帶寬50～100米，西北那布有一大逆斷層，長100千米以上，龍茗南部
也有一大斷層，其他交織如網的小斷層極多，使地質搆造支離破碎，斷層帶多爲富水帶，沿河兩岸遍佈峰林谷地和石灰岩窪地，溶洞、漏鬥、裂縫甚多，溶洞連通性好，且絶大部分與河道溝通，地下河發育，分佈甚廣，常有天窗，通向地下河處常有連串消水洞和深潭，沿河兩岸深潭達數十處。龍茗一帶，溶洞水流常漏入深層或外流，不再回歸河道，故暴雨中心在這裏時，逕流系數較小。大新一帶地下河與河道相通，並普遍有天窗，暴雨時，水流常由天窗大量溢出，勢汹流急，補給量很大，但很快便退落，屬裸露性岩溶水類型，整個流域土層淺薄，基岩裸露，截留極少。

　　另外，三個流域都有一定數量的水稻田，儲蓄部分雨水，但水稻田中常發現裂縫，田水大量滲漏。

　　綜上所述，岩溶區産流與一般地區不同，主要與溶洞、天窗泉、串溝、深潭、石灰岩窪地、地下河分佈、溝通情况和連接外流域等情况有極大關系，根本無所謂蓄滿與超滲，而有它自己獨特的産流過程、機制和計算方法。

　　3　廣西岩溶區産流特點與計算模式

　　（1）坡面流集流過程中，遇到溶洞和裂縫，便大量滲漏，其滲漏大小取决於溶洞和裂隙的大小，地面坡度和地下水位高低，但極難蓄滿，也無所謂超滲。

　　（2）如果流域地下集水面積大於地表集水面積，外流域的逕流，便會通過地下水補給本流域，量的多少視地表和地下兩集水面積之比，外流域雨量及降雨量範圍而定，古蓬36次洪水中就有50%逕流系數都大於100%。

　　（3）如果地下河下游通向外流域時，則逕流由地下河大量流走，損失量視溶洞裂隙的滲漏量和地下水的坡度而定。

　　（4）裸露性岩溶區與覆蓋性岩溶區地下水補給河流情况有很大差异，前者是驟發性補給，後者是穩定補給。

　　（5）河道匯流時，河道常變爲伏流，以後又突然流出，伏流河段流量常發生較大變化，以後又間竭流出，在地圖上成爲斷頭河。

　　經上述分析，可見影響廣西岩溶區産流有下列幾方面可作參數，確定産流量和經驗方程。

　　（1）暴雨中心：如果暴雨中心在溶洞、裂隙密佈的地區，而地下河下游又流出外流域時，則逕流量偏小；反之，如在地下流域上的外流域，則逕流增大，故在岩溶區，暴雨中心的位置是一個最突出的影響因素。

　　（2）洪水前地下河水位:洪水前的地下河水位表示洪水前的降雨量情况。如果水位高，暴雨出現後不久，地下河便漲滿，大量地下河水從泉眼和天窗溢出，不斷補給河道，補給量大；反之，洪水前的地下河水位低時，起漲點後雨量雖較大，但地下河道仍未漲滿，則從天窗或泉眼補給河道的水量較少。故洪水前的地下水位或起漲流量是影響産流的另一因素。

　　（3）降雨類型反映降水範圍和强度，降雨月份可以反映水稻田需水和水庫蓄水、人工需用水等情况，對産流有一定關系，但影響不如上兩點明顯。

　　視流域下墊面情况不同，可取以上因素中1-2個作爲參數，定出可行性大的經驗方程，經試用，效果不錯。現將三個流域的産流圖和經驗方程列於後：

　　3.1　古蓬流域

　　古蓬流域只有一個雨量站，故無法以暴雨中心作爲參數，但從調查訪問過程中，得知暴雨中心影響産流很大，現只能用雨型代替，作爲參數

　　方程：（1）連續性降雨（少雨）　　　R=0.88P-38.24
　　（2）連續性降雨（5-6月）R=5.02P-319.6
　　（3）間隙性降雨（5-6月）R=1.53P-24.3
　　（4）連續性降雨（7-11月）R=1.31P-40.1
　　（5）間隙性降雨（7-11月）R=1.21P+2.3

　　3.2　向水河（大新）

　　以暴雨中心爲參數（見圖4）。

　　方程：（1）全流域降雨均匀R=0.008P2145+1.5
　　(2)暴雨中心在全茗大新R=0.0058P1826+4.2
　　(3)暴雨中心在龍茗、龍門R=0.0252P1567+3.0
　　（4）暴雨中心在龍茗、全茗R=0.108(P-7)14
　　（5）暴雨中心在龍門R=0.362(P-7.8)1164

　　3.3　北之江（坡嶺）流域

　　以暴雨中心爲參數

　　方程：（1）暴雨中心在思練以上　R=0.006P 1919

　　（2）全流域降雨R=0.229P 1230

　　（3）暴雨中心在坡嶺思練R=0.521P1072

　　（4）暴雨中心在思練以下R=0.548P1085

　　4　結束語

　　（1）産流是降水經下墊面影響而産生的净雨量，下墊面影響因素繁多，包括自然因素和人類活動因素，故産流過程十分復雜。不同下墊面有不同的産流過程和模式，即使同一流域，人類活動改變了，也會改變過程和模式。僅從數學和水的物理機制去研究，是不全面的，故作者提出了“地理景觀産流”的觀點。

　　（2）岩溶區産流不是蓄滿産流和超滲産流（不是Horton 型），有它獨特的産流模式，且因下墊面地質搆造不同，造成産流的某些差异，研究時應在通用模式下，分出若干類型的分模式。

　　岩溶區的産流研究，在我國還剛開始，它是綜合性較强的科研項目，牽涉的學科較多，如水文學、水文地質學、自然地理學等。希望地理學者能通力合作，搞出我國新的産流理論。

　　（3）我國自然條件復雜，特殊景觀除岩溶區外，還有窪地地區、沙漠地區、冰川地區，都有其特殊的自然地理情况，有其獨特的産流模式。此外人類活動頻繁的地區，如珠江三角洲聯圍區、水稻梯田區等也應有不同的産流過程，這些，都需要我們進一步去調查研究，搞清我國各類産流模式，提出合理的産流計算方程。

　　（原載：中山大學學報，自然科學版，1986參加本文工作的還有陳俊鴻、沈健聰、黄 平、劉東潤。）